Oscillatore a ponte di Wien

Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.
Osc Wien.png

Tra i generatori di forme d'onda, l'oscillatore a ponte di Wien è uno dei più conosciuti.

Caratteristiche specifiche[modifica | modifica wikitesto]

La sua principale caratteristica è l'elevata stabilità della frequenza di oscillazione che, a patto di avere un guadagno pari a 3, cioè di avere 
R_{2}=2R_{1}
, è data da:


f_{0}=\frac{1}{2 \pi RC}

La presenza delle oscillazioni può essere ricavata imponendo la condizione di Barkhausen relativa al prodotto \beta\cdot A = 1. In questo caso infatti A è l'amplificazione dell'operazionale in configurazione non invertente e vale A=1+(R_2/R_1). Il termine \beta (il coefficiente di reazione) può invece essere agevolmente ricavato dalla rete di reazione positiva e vale: \beta = \frac {R/\frac{1}{j \cdot \omega C}}{R/\frac{1}{j \cdot \omega C} + R + \frac{1}{j \cdot \omega C}}=\frac {j \cdot \omega C R}{1 - ( \omega C R )^2 +j \cdot 3 \omega C R}.

In definitiva la condizione di Barkhausen si traduce in una doppia condizione che lega il numero complesso \beta\cdot A ad avere fase nulla e modulo unitario.

La condizione sulla fase determina la frequenza di oscillazione mentre la condizione che il modulo deve avere valore unitario, alla frequenza di oscillazione, impone l'amplificazione pari a 3 per cui R_2 = 2 \cdot R_1


L'innesco è possibile se inizialmente 
R_{2}>2R_{1}
. Per garantire questa condizione generalmente R_{2} viene sostituita da un termistore NTC (Negative Temperature Coefficient) oppure R_{1} da un termistore PTC (Positive Temperature Coefficient).

Applicazione pratica[modifica | modifica wikitesto]

Una soluzione classica prevede l'utilizzo di una semplice lampadina al posto di R_{1}. Il comportamento del filamento infatti prevede che la resistenza salga quando quest'ultimo si riscalda. Da questo punto di vista, l'uso di una lampadina è del tutto equivalente ad un termistore PTC. L'inerzia termica della lampadina permette di stabilizzare efficacemente l'ampiezza della sinusoide in uscita, mantenendo la distorsione a valori molto bassi.
Il primo utilizzo di questa configurazione è accreditato a William R. Hewlett, fondatore con David Packard della società Hewlett Packard.
Il primo prodotto di questa azienda è stato proprio un oscillatore audio a ponte di Wien stabilizzato con una lampadina e commercializzato sotto il nome di HP 200A.

Lo schema a fianco mostra il circuito basato su un amplificatore operazionale in grado di evitare il flusso di corrente catodica di riposo nell'elemento termosensibile, ottenendo una migliore stabilizzazione dell'ampiezza del segnale.

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]